ECOSISTEMAS

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Ciclo del agua 
La mayor parte del agua 
de la Tierra está en 
los océanos. Sólo una 
minúscula fracción es 
agua dulce. La evapo-
ración, la condensación, 
la precipitación y el flujo de ríos y corrien-
tes mueven el agua. El agua juega tam-
bién un papel en otros ciclos de nutrien-
tes al transportarlos en formas solubles.
Ciclo del carbono
La mayor parte del carbono 
de la Tierra se encuentra en 
las rocas, pero los organis-
mos toman carbono del 
agua o del aire. El dióxido de 
carbono es uno de los gases 
atmosféricos de invernadero que ayudan a la 
superficie de la Tierra a mantenerse caliente. 
El incremento de dióxido de carbono en el aire 
es probable que cause un cambio climático. 
Ciclos del nitrógeno 
y del fósforo 
Las plantas absorben 
formas disueltas del 
nitrógeno y el fósforo 
del agua del suelo. El 
nitrógeno abunda en 
el aire, pero sólo ciertas bacterias pueden 
utilizar su forma gaseosa. El fósforo no 
tiene una forma gaseosa; la mayor parte 
de él se encuentra en rocas.
Demasiado de lo bueno42.1
Atmósfera
Tierra
ransportado por el viento
poración de las 
ntas terrestres 
ranspiración) Flujo de 
superficie 
y subterráneo
Precipitación
hacia la tierra
nitrógeno, carbono
y fósforo agregados
nitrógeno 
y carbono 
agregados
Figura 42.1 Arriba, resultados de un experimento de campo en el que se agregaron 
diferentes tipos de nutrientes a dos partes de un lago separadas de modo artificial. 
Incluyeron fósforo en la mezcla (región inferior) lo que causó un rápido sobrecreci-
miento de algas.
Página anterior. Imagen gráfica de una campaña del Departamento de Ecología del 
estado de Washington para recordar a la gente que el abono de césped a menudo 
termina en los lagos.
Todos los organismos necesitan ciertos elementos para desarrollar sus 
cuerpos y llevar a cabo los procesos metabólicos. El fósforo es uno de 
estos nutrientes esenciales. Es parte del adenosín trifosfato (ATP), los 
fosfolípidos, los ácidos nucleicos y otros componentes biológicos. Las 
plantas completan sus requerimientos de fósforo absorbiendo fosfatos 
disueltos en el agua del suelo. Los animales toman fósforo comiendo 
plantas u otros animales. De esta forma, el fósforo absorbido del 
ambien te pasa de un organismo a otro. Cuando una planta o animal 
muere y se descompone, el fósforo de su cuerpo regresa al ambiente. 
Como resultado, el fósforo se mueve de manera continua desde el 
ambien te, a través de los organismos, volviendo al ambiente.
Todos los organismos de una comunidad y su ambiente constituyen un
ecosistema; el estudio de los ciclos de nutrientes en un ecosistema es 
un aspecto de la ciencia de la ecología. La ecología no es lo mismo que 
el ambientalismo, que es la lucha por la protección del ambiente. Sin 
embargo, los ambientalistas a menudo recurren a los resultados de los 
estudios ecológicos cuando quieren llamar la atención hacia un problema 
ambiental en particular.
Por ejemplo, los ambientalistas de muchas partes de Estados Unidos 
están presionando por leyes que prohíban los detergentes para ropa, 
lavatrastes y el abono de césped con alto contenido de fósforo. Su deseo 
de reducir el contenido de fosfato de estos productos se basa en la evi-
dencia de que el enriquecimiento de fósforo en el agua puede alterar los 
ecosistemas acuáticos (figura 42.1).
Agregar nutrientes a un ecosistema acuático se llama eutrofización. 
Puede ocurrir de forma lenta por procesos naturales o muy rápido como 
resultado de actividades humanas. El fósforo es a menudo un factor 
limitante para los productores acuáticos. Una rápida adición de fósforo
re mueve esta limitación y permite una explosión en la población de 
algas y cianobacterias. La floración de algas resultante (sección 20.1) 
enturbia el agua y amenaza otras especies acuáticas.
Comenzamos a utilizar productos ricos en fosfatos cuando no 
teníamos idea de sus efectos más allá de casas más limpias y céspedes 
más verdes. Hoy enfrentamos la simple verdad de que las acciones de 
millo nes de individuos pueden alterar los ciclos de nutrientes que han 
opera do desde mucho antes de que existieran los humanos. Nuestra 
especie tiene una capacidad única de moldear el ambiente como lo 
desee. Al hacerlo, nos hemos convertido en participantes relevantes en el 
flujo global de energía y nutrientes antes de comprender cómo funcionan 
los ecosistemas. Las decisiones que tomamos hoy acerca de asuntos 
ambientales tal vez moldearán la calidad de vida y el ambiente en 
el futuro.
eutrofización Enriquecimiento de nutrientes de un ecosistema acuático.
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 710 Unidad 7 Principios de ecología 
❯ Toda la energía capturada por los productores de un eco-
sistema al final regresa al ambiente como calor.
❯ Los nutrientes tomados por los productores regresan al am-
biente a través de descomponedores, y luego son tomados
de nuevo.
❮ Vínculos a Adquisición de energía y nutrientes 1.3, Transferen-
cias de energía 5.2, Fotosíntesis 6.4, Modos de nutrición 19.5
consumidor Organismo que obtiene energía y carbono alimentándose 
de tejidos, desechos y restos de otros organismos.
descomponedor Organismo que se alimenta de restos biológicos y 
descompone material orgánico en sus subunidades inorgánicas.
detritívoro Consumidor que se alimenta de pequeños pedazos de mate-
rial orgánico. 
producción primaria Tasa en que los productores de un ecosistema 
capturan y almacenan energía.
productor primario Organismo que obtiene energía y nutrientes de 
fuentes inorgánicas; un autótrofo.
Cada ecosistema es un conjunto de organismos y un ambiente 
físico, todos interactuando a través de un flujo de energía unidirec-
cional y un ciclo de nutrientes (figura 42.2). Esto es un sistema 
abierto porque requiere de alimentación continua de energía. La 
mayor parte de los ecosistemas gana también nutrientes y los 
pierde de otros ecosistemas.
Productores primarios y producción
Un ecosistema funciona con la energía capturada por los produc-
tores primarios. Estos autótrofos consiguen energía y carbono 
de un recurso abiótico para desarrollar compuestos orgánicos. 
En la mayor parte de los ecosistemas los fotoautótrofos como las 
plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas son los productores 
primarios. En algunos ambientes oscuros, como en los ecosistemas 
de mar profundo, los quimioautótrofos juegan este papel.
La producción primaria es la tasa en que los productores 
capturan y almacenan energía. La duración del día, la temperatura 
y la disponibilidad de nutrientes, incluyendo fosfatos, afectan el 
crecimiento del productor y, por lo tanto, influyen en la producción 
primaria. Por esto, la producción primaria puede variar con las 
estaciones dentro de un ecosistema y también ser diferente entre 
ecosistemas. Por unidad de área, la producción primaria en tierra 
tiende a ser más alta que en los océanos. Sin embargo, debido 
a que los océanos cubren cerca de 70 por ciento de la superficie 
terres tre, los productores marinos contribuyen con cerca de la 
mitad de la producción primaria neta de la Tierra.
Papel de los consumidores
Como se explicó en la sección 1.3, los consumidores obtienen 
energía y carbono alimentándose de los tejidos y restos de pro-
ductore s y de otros consumidores. Describimos a los consumidore s 
por sus dietas. Los herbívoros comen plantas. Los carnívoros comen 
la carne de los animales. Los parásitos viven dentro o sobre un 
anfitrión vivo y se alimentan de sus tejidos. Los omnívoros comen 
tanto animales como plantas. Los detritívoros, como los gusa-
nos de tierra, comen pequeños pedazos de materia orgánica en 
Consumidores
plantas; protistas 
y bacterias fotosintéticas
animales; hongos; 
protistas heterótrofos, 
bacterias y arqueas
energía 
en uniones 
químicas
Productores
ciclo de 
materiales
energía 
lumínica
energía calorífica
Figura 42.2 Animada Flujo de energía unidireccional (flechas amarillas)y 
ciclo de nutrientes (flechas azules) en el tipo más común de ecosistema. Toda 
la energía lumínica que entra en el sistema al final regresa al ambiente como 
energía calorífica que no se reutiliza. En contraste, los nutrientes se reciclan de 
forma continua.
descomposición o detritus. Los descomponedores se alimentan 
de desechos y restos, descomponiéndolos en bloques de construc-
ción inorgánicos. Las bacterias, las arqueas y los hongos funcionan 
como descomponedores.
Flujo de energía y ciclo de nutrientes
La energía capturada por los productores se convierte en energía de 
enlace en moléculas orgánicas. Esta energía se libera con reacciones 
metabólicas que emiten calor. El flujo de energía a través de organis-
mos vivos es un proceso unidireccional porque la energía calorífica 
no se recicla, ya que los productores no usan energía calorífica para 
formar enlaces químicos.
En contraste, los nutrientes tienen su ciclo dentro de un eco-
sistema. Los productores toman hidrógeno, oxígeno y carbono 
de fuentes inorgánicas como el aire y el agua. También disuelven 
nitrógeno, fósforo y otros minerales necesarios. Los nutrientes se 
mueven de los productores a los consumidores que los comen. 
 La descomposición regresa los nutrientes al ambiente, de don- 
de los productores los vuelven a tomar.
Para repasar en casa ¿Qué factores caracterizan 
a los ecosistemas?
❯ Un ecosistema es una comunidad de productores autótrofos
y consumidores heterótrofos que interactúan entre ellos y el
ambiente por un flujo de energía unidireccional y un ciclo
de materiales.
❯ Los ecosistemas varían en su producción primaria. Los
ecosistemas marinos por lo general tienen una producción
primaria por área menor que los ecosistemas terrestres.
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Ecosistemas
Capítulo 42 Ecosistemas 711
cadena alimenticia Descripción de quién se come a quién en un camino 
de energía en un ecosistema.
nivel trófico Posición de un organismo en una cadena alimenticia.
Para repasar en casa ¿Qué es una cadena alimenticia?
❯ Una cadena alimenticia es una descripción de una serie de interacciones 
tróficas entre los miembros de un ecosistema.
❯ Los productores primarios son el primer nivel trófico de una cadena 
alimenticia. La energía se transfiere a los consumidores primarios, y 
entonces a consumidores de niveles más altos.
❯ La ineficiencia en la transferencia de energía limita el número de 
pasos en las cadenas alimenticias. Un organismo que consume a otro 
sólo puede tener acceso a una pequeña fracción de la energía que el 
organis mo consumido absorbió.
❯ Las cadenas alimenticias describen cómo se transfiere la 
energía y los materiales de un organismo a otro. Las transferen-
cias ineficientes limitan la longitud de la cadena alimenticia.
❮ Vínculos a Transferencias de energía 5.2, Lignina 4.11, Ectoter-
mos y endotermos 24.6
 Cadenas alimenticias42.3
La jerarquía de relaciones alimenticias dentro de un ecosistema 
es la estructura trófica del ecosistema (trof significa “alimenta-
ción”). Todos los organismos en el mismo nivel trófico están en el 
mismo número de transferencia de la alimentación de energía en 
el sistema. Los productores primarios se encuentran en el primer 
nivel trófico. Los consumidores primarios que los comen están en el 
segundo nivel trófico, y así sucesivamente.
Una cadena alimenticia es una secuencia de pasos por los 
que la energía capturada por los productores primarios se transfiere 
a niveles tróficos más altos. Por ejemplo, en la cadena alimenticia 
de una pradera de pastos altos, la energía fluye de los pastos a los 
saltamontes, a los gorriones y, por último, a los coyotes (figura 
42.3). En el primer nivel trófico en esta cadena alimenticia, los 
pastos y otras plantas son los productores primarios. En el segundo 
nivel trófico, los saltamontes son los consumidores primarios. En el 
tercer nivel trófico, los gorriones que comen saltamontes son con-
sumidores de segundo nivel. En el cuarto nivel trófico, los coyotes 
que comen gorriones son consumidores de tercer nivel.
La energía capturada por los productores a menudo pasa a 
través de no más de cuatro o cinco niveles tróficos. Incluso en eco- 
sistemas con muchas especies, el número de participantes en 
cada cadena alimenticia es limitado. La longitud de las cadenas 
alimenticias está limitada por la ineficiencia de las transferencias 
de energía. Sólo de 5 a 30 por ciento de la energía en tejidos de un 
organismo a un nivel trófico termina en tejidos de un organismo en 
el siguiente nivel trófico.
¿Por qué no toda la energía que un organismo toma está 
disponible para el organismo que lo come? Primero, no toda la 
energía que un organismo absorbe se usa para desarrollar partes 
del cuerpo. La energía que un organismo invierte en producir 
descendencia o pierde como calor metabólico no está disponible 
para un consumidor. Entre más calor produce un organismo, menos 
energía se utiliza para construir tejidos. Por lo tanto, las cadenas 
alimenticias que involucran animales ectotermos son, en general, 
más largas que aquellas que involucran animales endotermos.
Segundo, el aprovechamiento de la energía de algunas par-
tes del cuerpo puede no ser accesible por los consumidores. Por 
ejemplo, pocos herbívoros tienen la capacidad de descomponer la 
lignina que refuerza los cuerpos de la mayor parte de las plantas 
leñosas. De manera similar, muchos animales tienen dificultad para 
digerir esqueletos internos o externos. El cabello, las plumas y la 
piel también resisten la digestión. Un coyote que come gorriones 
no se beneficia de la energía que el ave invirtió en construir huesos 
y plumas.
Figura 42.3 Una cadena alimenticia en la pradera de pastos altos de Kansas.
Segundo nivel trófico 
Consumidor primario
Tercer nivel trófico 
Consumidor de 
segundo nivel
Cuarto nivel trófico 
Consumidor de 
tercer nivel
Primer nivel trófico 
Productor primario
pastos altos Andropogon gerardiipastos altos Andropogon gerardii
gorrióngorrión
coyotecoyote
saltamontessaltamontes
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 712 Unidad 7 Principios de ecología 
 Redes alimenticias42.4
❯ Cada red alimenticia está formada por cadenas alimenticias 
que se interconectan. Su estructura refleja los límites ambien-
tales y la ineficiencia de las transferencias de energía entre 
niveles tróficos.
Figura 42.4 Animada Algunos organismos en una red alimenticia ártica. Las flechas señalan del que come al que es comido.
sauce árticosaxífraga púrpurapastos, juncos
liebre ártica
armiñohalcón gerifalte búho nival
humano (Inuk) zorro ártico
pulgamosquito
Primer 
nivel 
trófico
Esto es sólo parte del 
bufet de los 
productores primarios.
Segundo 
nivel 
trófico
La mayor parte 
del bufet de los 
consumidores 
primarios 
(herbívoros).
musaraña lemming
Niveles 
tróficos 
superiores
Una muestra 
de carnívoros 
que se 
alimentan de 
herbívoros y 
de otros 
carnívoros.
lobo ártico
Los detritívoros 
y los descom-
ponedores 
(nemátodos, 
anélidos, insectos 
saprobios, 
protistas, hongos, 
bacterias)
Los consumidores parásitos 
se alimentan en más de un
nivel trófico.
Un organismo que participa en una cadena alimenticia por lo 
común tiene un papel en muchas otras también. Las cadenas 
alimenticias de un ecosistema se interconectan como redes ali-
menticias. La figura 42.4 ofrece una pequeña muestra de los 
participantes de una red alimenticia ártica.
Casi todas las redes alimenticias incluyen dos tipos de cadenas 
alimenticias interconectadas. En las cadenas alimenticias de 
herbívoros, la energía almacenada fluye a los herbívoros, que 
a menudo son animales grandes como los mamíferos. En una 
cadena alimenticia detrítica, la energía de los productores fluye 
a los detritívoros, que tienden a ser animales pequeños como los 
gusanos e insectos.
En la mayor parte de los ecosistemas terrestres,el grueso de la 
energía que se almacena en los tejidos de productores se mueve a 
través de las cadenas alimenticias. Por ejemplo, en un ecosistema 
ártico, las musarañas, los lemmings y las liebres comen algunas partes 
de plantas vivas. Sin embargo, la mayor parte de la materia vegetal 
termina como detritus. Los nemátodos y los insectos que habitan en el 
suelo se alimentan de material vegetal muerto.
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Capítulo 42 Ecosistemas 713
 Pirámides ecológicas42.5
❯ Los diagramas de pirámide ecológica ilustran de manera radi-
cal la ineficiencia de las transferencias entre niveles tróficos.
Para repasar en casa ¿Qué son las pirámides ecológicas?
❯ Las pirámides ecológicas muestran la distribución de materiales y 
energía entre los niveles tróficos de un ecosistema.
Entender las redes alimenticias ayuda a los ecologistas a pre-
decir cómo responderán los ecosistemas al cambio. Neo Martínez y 
sus colaboradores construyeron el diagrama de redes alimenticias 
que se muestra en la figura 42.5. Al comparar distintas redes 
alimenticias, Martínez notó que las interacciones tróficas conectan 
a las especies de manera más cercana de lo que la gente pensaba. 
En promedio, cada especie en una red alimenticia estaba alejada 
dos vínculos de todas las otras especies. Noventa y cinco por ciento 
de las especies estaba entre tres líneas de las otras, incluso en 
las comunidades grandes con muchas especies. Como concluyó 
Martínez en su estudio sobre estos resultados: “Todo está ligado a 
todo lo demás”. Él advirtió que la extinción de algunas especies en 
una red alimenticia tiene un impacto potencial en muchas otras 
especies.
Figura 42.5 Modelo computado de una red alimenticia terrestre en East 
River Valley, Colorado. Las esferas representan especies. Sus colores identifi-
can niveles tróficos, con los productores (en color rojo) en la parte inferior y 
los depredadores superiores (amarillo) en la parte de arriba. Las líneas que 
conectan se hacen más gruesas al ir de las especies comidas a las que comen.
Un diagrama de red alimenticia es una manera de mostrar las 
interacciones tróficas entre especies en un ecosistema, así como 
los diagramas de pirámide ecológica son otra. Una pirámide de 
biomasa muestra la cantidad de material orgánico en los cuerpos 
de los organismos en cada nivel trófico en un tiempo determinado. 
Una pirámide de energía muestra la cantidad de energía que fluye 
a través de cada nivel trófico en un periodo determinado. La figura 
42.6 muestra las pirámides ecológicas de un ecosistema de un 
manantial de agua dulce en Florida.
Por lo común, los productores primarios componen la mayor 
parte de la biomasa de una pirámide, y los carnívoros superiores 
forman una pequeña parte. El ecosistema de Florida tiene muchas 
plantas acuáticas pero pocos pejelagartos (un carnívoro superior en 
este ecosistema). De manera similar, si caminas por una pradera, 
verás más gramos de pasto que gramos de coyote.
Una pirámide de energía siempre es más amplia en la base. 
Ésta es la razón por la cual la gente promueve una dieta vegetariana 
pregonando los beneficios ecológicos de “comer más bajo en la ca-
dena alimenticia”. Ellos se refieren a las pérdidas de energía en las 
transferencias entre plantas, ganado y humanos. Cuando una persona 
come plantas, obtiene la mayor parte de las calorías de ese alimento. 
Cuando la planta se usa para criar ganado, sólo un pequeño porcen-
taje de las calorías de esa comida termina en la carne que la persona 
come. Por lo tanto, alimentar una población de comedores de carne 
requiere una producción de cosecha mucho más grande que sostener 
una población de vegetarianos.
Figura 42.6 Pirámides ecológicas de Silver Springs, un ecosistema acuático en Florida.
detritívoros + descomponedores = 5 06021
carnívoros 
superiores
carnívoros
herbívoros
productores 20 810
3 368
383
B Pirámide de flujo de energía (kilocalorías por metro cuadrado por año)
A Pirámide de biomasa (gramos por metro cuadrado)
1.5
11
37
carnívoros superiores 
(pejelagarto y robalo)
carnívoros (peces 
pequeños, invertebrados)
herbívoros
(peces que comen 
plantas, invertebrados, 
tortugas)
productores (algas 
y plantas acuáticas)
5 detritívoros
(cangrejo) y 
descomponedores
(bacteria) 
809
cadena alimenticia detrítica Cadena alimenticia en la que la energía se 
transfiere directamente de productores a detritívoros.
cadena alimenticia de herbívoros Cadena alimenticia en la que la 
energía es transferida de productores a herbívoros.
red alimenticia Conjunto de cadenas alimenticias interconectadas.
Para repasar en casa ¿Qué han aprendido 
los ecologistas acerca de las redes alimenticias?
❯ Dos tipos de cadenas alimenticias se conectan en la mayor 
parte de las redes alimenticias. Los tejidos de los seres 
vivos productores son la base para las cadenas alimenticias 
de herbívoros. Los restos de los productores son la base de 
las cadenas alimenticias detríticas.
❯ Las interacciones tróficas vinculan a cada especie en una 
red alimenticia con muchas otras, incluso en los ecosiste-
mas complejos.
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 714 Unidad 7 Principios de ecología 
❯ Los elementos esenciales para la vida se mueven entre una 
comunidad y su ambiente en un ciclo biogeoquímico.
❮ Vínculos a Placas tectónicas 16.7, Erosión 26.2
 Ciclos biogeoquímicos42.6
❯ El agua forma la mayor parte de todos los organismos y sirve 
como medio de transporte de muchos nutrientes solubles.
❮ Vínculos a Propiedades del agua 2.5, Transpiración 26.4
 Ciclo del agua42.7
En un ciclo biogeoquímico, un elemento esencial se mueve 
desde una o más reservas ambientales, a través del componente 
biológico de un ecosistema, y regresa a la reserva (figura 42.7). 
Dependiendo del elemento, las reservas ambientales pueden incluir 
rocas y sedimentos, aguas y atmósfera de la Tierra.
Los procesos químicos y geológicos mueven elementos a, desde 
y entre las reservas ambientales. Por ejemplo, los elementos con-
tenidos en las rocas pueden volverse parte de la atmósfera como 
resultado de la actividad volcánica. Cuando una de las placas de 
la corteza terrestre se mueve debajo de otra, las rocas en el lecho 
marino pueden elevarse y volverse parte de una masa en tierra. 
En tierra, las rocas se exponen a las fuerzas erosivas del viento y la 
lluvia. Al disolverse lentamente las rocas, sus elementos entran 
en los ríos y al final en los mares. Comparado con el movimiento 
de los elementos entre organismos de un ecosistema, el movi-
miento de elementos entre reservas abióticas es mucho más lento. 
Los procesos como la erosión y la elevación operan en miles o 
millo nes de años.
Atmósfera
Rocas 
y 
sedimentos
Organismos
vivos
Reservas 
ambientales 
abióticas
Agua de mar 
y 
agua dulce
Figura 42.7 Ciclo biogeoquímico generalizado. Para todos los nutrientes, la cantidad acumu-
lada en todas las reservas ambientales excede con mucho la cantidad de organismos vivos.
ciclo biogeoquímico Un nutriente se mueve entre reservas ambientales 
y dentro o fuera de redes alimenticias.
Para repasar en casa ¿Qué es un ciclo biogeoquímico?
❯ Un ciclo biogeoquímico es el movimiento lento de un nutriente entre 
reservas ambientales y hacia dentro, a través y fuera de las redes alimen-
ticias.
Cómo y dónde se mueve el agua
La mayor parte del agua de la Tierra (97 por ciento) se encuentra 
en los océanos (tabla 42.1). El ciclo del agua mueve el agua 
del océano a la atmósfera, a tierra, y de regreso a los océanos 
(figura 42.8). La energía solar conduce el ciclo del agua al causar 
la evapo ración, la conversión de agua líquida a vapor de agua. El 
vapor de agua que entra en las capas frías de la atmósfera se con-
densa en pequeñas gotas, que forman nubes. Cuando las pequeñas 
gotas se vuelven lo bastante grandes y pesadas, caen como precipi-
tación (lluvia, nieveo granizo).
Los océanos cubren cerca de 70 por ciento de la superficie 
terres tre, de modo que la precipitación pluvial regresa el agua 
directo a los océanos. En tierra, definimos una cuenca hidrográ-
fica como un área en la que toda la precipitación desemboca en un 
cauce específico. Una cuenca hidrográfica puede ser tan pequeña 
como un valle que alimenta una corriente, o tan grande como los 
5.88 millones de kilómetros cuadrados de la cuenca del río Ama-
zonas. La cuenca del río Misisipi incluye 41 por ciento de Estados 
Unidos continentales.
La mayor parte de la precipitación que entra en una cuenca se 
filtra en la tierra. Parte de esta agua permanece entre partículas del 
suelo como agua del suelo. Las raíces de las plantas pueden apro-
vechar esta fuente de agua. Los suelos tienen diferente capacidad 
para almacenar agua, los suelos ricos en arcilla retienen la mayor 
cantidad de agua y los suelos arenosos la menor. El agua que se 
filtra a través de las capas de suelo a menudo se recolecta en los 
acuíferos. Estas reservas naturales subterráneas consisten de 
capas de rocas porosas que contienen agua. El agua subterránea 
es el agua en el suelo y en los acuíferos. El agua que cae en roca 
impermeable o en suelo saturado se convierte en escurrimiento: 
fluye del suelo hacia las corrientes. El flujo de agua subterránea y 
agua de la superficie regresa en forma lenta a los océanos.
El movimiento de agua causa el movimiento de otros nutrien-
tes. El carbono, el nitrógeno y el fósforo tienen formas solubles 
que pueden desplazarse de un lugar a otro en el agua que fluye. Al 
filtrarse el agua en el suelo, lleva consigo partículas de nutrientes 
desde la parte superior del suelo a las capas más profundas de éste. 
Al fluir la corriente sobre piedra caliza, el agua disuelve la roca y 
lleva los carbonatos de vuelta a los mares donde se formó la piedra 
caliza. En una nota menos natural, el escurrimiento de céspedes 
muy abonados y campos agrícolas llevan fosfatos y nitratos disuel-
tos a las corrientes y lagos.
Agua dulce limitada
La gran mayoría del agua de la Tierra es demasiado salada para 
beberse o irrigar las cosechas. Si toda el agua de la Tierra cupiera 
en una bañera, la cantidad de agua dulce que puede utilizarse cada 
año sin disminuir el suministro total llenaría una cuchara. Además, 
la mayor parte del agua dulce está congelada.
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Capítulo 42 Ecosistemas 715
agua del suelo Agua entre las partículas del suelo. 
acuífero Capa de roca porosa que guarda agua subterránea.
agua subterránea Agua del suelo y agua de los acuíferos.
ciclo del agua Movimiento del agua entre los océanos, atmósfera y las 
reservas de agua dulce en tierra del planeta. 
cuenca hidrográfica Área de tierra que desagua en una corriente o río 
en particular.
escurrimiento Agua que fluye del suelo a las corrientes. 
Para repasar en casa ¿Qué es el ciclo del agua 
y cómo lo afectan las actividades humanas? 
❯ El agua se desplaza lentamente del océano, que es la principal reserva, 
a través de la atmósfera hacia la tierra y luego de regreso al océano.
❯ El agua dulce forma sólo una pequeña porción del suministro de agua 
global. La extracción excesiva de agua amenaza muchas fuentes de 
agua potable.
Atmósfera
Océano
Tierra
Vapor de agua transportado por el vientoEvaporación 
del océano
Precipitación 
hacia el océano
Evaporación de las 
plantas terrestres 
(transpiración) Flujo de 
superficie 
y subterráneo
Precipitación
hacia la tierra
Figura 42.8 Animada El ciclo del agua. El agua se desplaza del 
océan o a la atmósfera, a la tierra y de regreso. Las flechas identifican 
procesos que transportan el agua.
Tabla 42.1 Reservas ambientales de agua 
 Volumen 
Reserva (103 kilómetros cúbicos)
Océano 1 370 000 
Hielo polar, glaciares 29 000 
Agua subterránea 4 000 
Lagos, ríos 230 
Atmósfera (vapor de agua) 14
Figura 42.9 Problemas con el agua subterránea en Estados Unidos.
Alta
Moderada
Insignificante Intrusión salina de los mares circundantes
Contaminación significativa de agua subterránea
Extracción de 
agua subterránea:
Alaska
Islas 
hawaianas
El agua subterránea suministra agua potable a cerca de la 
mitad de la población de Estados Unidos. La extracción de agua 
de los acuíferos ahora es común; se retira agua de los acuíferos 
más rápido de lo que los procesos naturales los vuelven a llenar. 
Cuando se extrae demasiada agua dulce de un acuífero costero, el 
agua salada entra y la reemplaza. La figura 42.9 muestra zonas de 
agotamiento acuífero y de intrusión salina en Estados Unidos.
La extracción ha disminuido cerca de la mitad del volumen de 
agua en el acuífero Ogalla. Este acuífero se extiende de Dakota del 
Sur a Texas y proporciona agua de riego a cerca de 20 por ciento de 
las cosechas nacionales. En los pasados 30 años, la extracción ha 
excedido la recuperación por un factor de 10.
La desalinización, la remoción de sal del agua de mar, puede 
ayudar a incrementar el suministro de agua dulce. Sin embargo, 
el proceso es caro porque requiere alto consumo de energía. Es 
proba ble que la desalinización nunca sea rentable para su uso 
extendido en Estados Unidos. Además, el proceso produce monta-
ñas de desechos salinos que deben retirarse.
Un enfoque más práctico para cumplir con las necesidades de 
agua dulce involucra un uso más eficiente de este limitado recurso. 
En Estados Unidos, cerca de 80 por ciento del agua extraída para 
uso humano termina irrigando los campos agrícolas. Usar los 
métodos más eficientes de irrigación disponibles ayudaría mucho 
a asegurar que las futuras generaciones tengan un suministro ade-
cuado y seguro de agua.
biologia_42_c42_p708-721.indd 715 11/12/12 1:03 PM
 How Living Things Are Alike1.3
 716 Unidad 7 Principios de ecología 
❯ Después del agua, el carbono es la sustancia más abundante 
en los seres vivos. La mayor parte de él se encuentra en las 
rocas, pero entra en las redes alimenticias como dióxido de 
carbono gaseoso o bicarbonato disuelto en agua.
❮ Vínculos a Fotosíntesis 6.4, Captura de carbono 25.1
 Ciclo del carbono42.8
Reservas y transferencia de carbono
En el ciclo del carbono, los procesos naturales transportan car-
bono entre la atmósfera, los océanos y los suelos de la tierra y den-
tro y fuera de las redes alimenticias (figura 42.10). Esto es un ciclo 
atmosférico, un ciclo biogeoquímico en que una forma gaseosa 
del elemento juega un papel significativo.
En tierra, las plantas absorben dióxido de carbono de la atmósfera 
y lo incorporan en sus tejidos cuando realizan la fotosíntesis 1 . Las 
plantas y la mayor parte de los organismos terrestres liberan dióxido 
de carbono en la atmósfera mediante el proceso de respiración ae-
robia 2 .
De manera anual, el mayor flujo de carbono entre reservas no 
biológicas tiene lugar entre el océano y la atmósfera. El océano 
aloja 38 000 a 40 000 gigatoneladas (109 t) de carbono disuelto, 
principalmente en forma de iones de bicarbonato (HCO3
-) y car-
1
2
3
4
5
6
CO2 atmosférico
fotosíntesis
respiración aerobia
sedimentación
quema de combustibles fósiles
 difusión entre la 
atmósfera y el océano
Redes alimenticias de tierra
Combustibles
fósiles
Corteza terrestre
muerte, entierro,
 compactación 
en millones de años 
Carbono disuelto 
en el océano
Organismos 
marinos
Figura 42.10 Animada El ciclo del carbono. La mayor parte del carbono está 
en la corteza terrestre, donde no está disponible en grandes cantidades para los 
organismos vivos.
1 El carbono entra en las redes alimenticias de tierra cuando las plantas absor-
ben dióxido de carbono del aire para su uso en la fotosíntesis. 
2 El carbono vuelve a la atmósfera como dióxido de carbono cuando las plantas 
y otros organismos terrestres realizan la respiración aerobia.
3 El carbono se difunde entre la atmósfera y el océano. El bicarbonato se formacuando el dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar.
4 Los productores marinos absorben el bicarbonato para su uso en la fotosíntesis, 
y los organismos marinos liberan dióxido de carbono de la respiración aerobia.
5 Muchos organismos marinos incorporan el carbono en sus conchas. Después de 
que mueren, estas conchas se vuelven parte de los sedimentos. Con el tiempo, los 
sedimentos se convierten en rocas ricas en carbono como la piedra caliza y creta en la 
corteza terrestre.
6 Quemar combustibles fósiles derivados de los antiguos restos de plantas produce 
dióxido de carbono adicional en la atmósfera.
bonato (CO3
2-). El aire mantiene alrededor de 750 gigatoneladas de 
carbono, en su mayor parte en forma de dióxido de carbono (CO2).
Los iones de bicarbonato se forman cuando el dióxido de car-
bono atmosférico se disuelve en agua 3 . Los productores acuáti-
cos absorben bicarbonato y lo convierten en dióxido de carbono 
para su uso en la fotosíntesis. Al igual que en tierra, los organismos 
acuáticos llevan a cabo respiración aerobia y liberan dióxido de 
carbono 4 .
La reserva más grande de carbono son las rocas terrestres, que 
contienen cerca de 50 millones de gigatoneladas de éste. Las rocas 
sedimentarias como la roca caliza se forman en millones de años 
cuando los sedimentos que contienen conchas de organismos 
marinos ricas en carbono se compactan 5 . Las rocas ricas en 
carbono se vuelven parte de los ecosistemas de tierra cuando los 
movimientos de las placas de la corteza terrestre levantan partes 
del lecho marino. Sin embargo, el carbono contenido en las ro-
cas no se desplaza en cantidades abundantes en el aire o agua y 
no está disponible para los productores, así que tiene un efecto 
pequeño en los ecosistemas.
Los restos de plantas en el suelo representan cerca de 1600 
gigatoneladas de carbono, el doble de lo que hay en la atmósfera. 
biologia_42_c42_p708-721.indd 716 11/12/12 1:03 PM
Capítulo 42 Ecosistemas 717
cambio climático global Incremento de temperatura promedio actual 
que está alterando los patrones de clima en el mundo.
ciclo atmosférico Ciclo biogeoquímico en que la forma gaseosa de un 
elemento juega un papel significativo.
ciclo de carbono Transferencia de carbono, principalmente entre los 
océanos, atmósfera y organismos vivos.
efecto invernadero Calentamiento de la baja atmósfera y la superficie 
terrestre como resultado del calor atrapado por los gases de invernadero.
Para repasar en casa ¿Cómo se transporta el carbono entre las 
reservas y cuáles son los efectos de liberar el carbono en exceso?
❯ La mayor parte del carbono de la Tierra está en rocas, pero poco de ese 
carbono sale de esta reserva.
❯ Los océanos y el suelo guardan más carbono que el aire. El carbono 
fluye de forma continua entre estas tres reservas y hacia dentro y fuera 
de las redes alimenticias.
❯ Quemar combustibles fósiles, talar bosques y otras actividades agregan 
más carbono al aire de lo que el océano absorbe de manera natural.
❯ El dióxido de carbono es un gas de invernadero. Los niveles en aumento 
de estos gases se correlacionan con el aumento de temperatura global. 
Esto indica a los científicos que los incrementos inducidos por los 
humanos en estos gases son causa probable del reciente cambio 
climático global.
Los combustibles fósiles como el carbón y el gas son los antiguos 
restos de tal material orgánico. Los combustibles fósiles guardan un 
total estimado de 5000 gigatoneladas de carbono. Hasta tiempo 
reciente, este carbono, como el carbono en las rocas, tenía poco 
impacto en ecosistemas. Ahora extraemos de 4 a 5 gigatoneladas 
de carbono de las reservas de combustibles fósiles cada año 6 . 
Quemar este combustible, talar bosques y otras actividades agre-
gan más carbono al aire de lo que puede disolverse en los océanos. 
Cada año, cerca de 2 por ciento del carbono extra que ponemos en 
la atmósfera se disuelve en el agua del océano. El resto se queda 
en la atmósfera.
Carbono, efecto invernadero 
y calentamiento global
El dióxido de carbono ayuda a guardar el calor de la Tierra nece-
sario para la vida. En lo que conocemos como el efecto inverna-
dero, la luz del sol calienta la superficie de la Tierra, entonces el 
dióxido de carbono y otros “gases de invernadero” absorben parte 
del calor que irradia desde esa superficie e irradia de nuevo el calor 
hacia la Tierra (figura 42.11). Sin el efecto invernadero, el calor de 
la superficie de la Tierra escaparía al espacio y dejaría la Tierra fría 
y sin vida.
Los científicos pueden usar burbujas de aire atrapadas en 
anti guos glaciares para determinar las condiciones atmosféricas 
cuando el hielo se formó. Ésta y otra evidencia indican que el 
dióxido de carbono atmosférico actual es el más alto en 420 000 
años y está aumentando.
Dado el efecto de invernadero, predeciríamos que los incremen-
tos en la concentración atmosférica de dióxido de carbono y otros 
gases de invernadero aumentarán la temperatura de la superficie 
de la Tierra. La evidencia apoya esta predicción. Estamos en medio 
energía
lumínica
energía
calorífica
1
2
3
Figura 42.11 Animada Efecto invernadero.
1 La atmósfera de la tierra refleja algo de la energía solar de vuelta al espacio.
2 Más energía lumínica alcanza y calienta la superficie de la Tierra.
3 La superficie de la Tierra calentada emite energía calorífica. Algo de esta 
energía escapa a través de la atmósfera hacia el espacio. Pero algo de ella se 
absorbe y se emite en todas direcciones por los gases de invernadero. El calor 
emitido calienta la superficie y atmósfera baja de la Tierra. 
❯❯ Adivina: ¿Los gases de invernadero reflejan energía calorífica hacia 
la Tierra?
Respuesta: Los gases absorben energía calorífica y luego 
la remiten en todas direcciones
de un periodo de cambio climático global, con tendencia hacia 
mayores temperaturas y cambios en patrones climáticos.
El clima de la Tierra ha variado mucho en su larga historia. 
Durante las eras de hielo, gran parte del planeta estaba cubierto 
por glaciares. Otros periodos fueron más calientes que el presente 
y las plantas tropicales y los arrecifes de coral prosperaron en lo 
que ahora son latitudes frías. Los científicos pueden correlacionar 
cambios pasados en gran escala de la temperatura con los cambios 
en la órbita de la Tierra, que varía de manera regular cada 100 000 
años, y la inclinación de la Tierra, que varía en 40 000 años. Los 
cambios en la energía solar y las erupciones volcánicas también 
afectan la temperatura de la Tierra. Sin embargo, la mayoría de 
los científicos no ven la evidencia de que estos factores juegan un 
papel relevante en el aumento actual de la temperatura.
En el 2007, el Panel Intergubernamental sobre el Cambio 
Climático revisó los resultados de muchos estudios científicos rela-
cionados con el cambio climático. El panel de cientos de científicos 
de todo el mundo concluyó que el calentamiento en las décadas 
recientes se debe muy probablemente a un incremento inducido 
por el hombre en los gases de invernadero atmosféricos. A diferen-
cia de otros posibles factores, el aumento de los gases de inverna-
dero se correlacionan con el aumento de la temperatura.
Trataremos la evidencia de cambio climático global y sus efec-
tos en los sistemas naturales en la sección 44.8.
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 718 Unidad 7 Principios de ecología 
 Ciclo del nitrógeno42.9
❯ El gas nitrógeno abunda en la atmósfera, pero sólo las bacte-
rias pueden hacerlo disponible para otros organismos.
❮ Vínculos a Ácidos 2.6, Fijación de nitrógeno 19.7
Para repasar en casa ¿Cómo lleva a cabo el ciclo 
el nitrógeno en los ecosistemas?
❯ Las bacterias fijadoras de nitrógeno convierten el nitrógeno 
gaseoso en amonio que usan las plantas. Otras bacterias, 
arqueas y hongos convierten el amonio en nitritos y nitra-
tos, y otras más, convierten estasformas solubles de nuevo 
en gas nitrógeno.
❯ El uso de fertilizantes manufacturados y óxidos de nitró-
geno de las emisiones de vehículos agregan nitrógeno en 
exceso a los ecosistemas.
Figura 42.12 
Animada 
Ciclo del nitrógeno 
en un ecosistema 
terrestre.
Redes alimenticias terrestres
 absorción por 
los productores
Amonio del suelo 
(NH4
+)
Desperdicios
y restos
absorción 
por productores
 descomposición 
por bacterias y hongos
 desnitrificación 
por bacterias
nitrificación 
por bacterias
 fijación de nitrógeno 
por las bacterias
Nitratos 
del suelo 
(NO3
–)
1
2 3
4
5
6
Reservas y transferencia de nitrógeno
El nitrógeno se mueve en un ciclo atmosférico conocido como 
el ciclo del nitrógeno (figura 42.12). La reserva principal es la 
atmósfera, que contiene cerca de 80 por ciento de nitrógeno. Los 
triples enlaces covalentes mantienen dos átomos de gas nitrógeno 
juntos (N2, o N�N). Las plantas no pueden usar gas nitrógeno 
porque no pueden romper estos enlaces. Sólo ciertas bacterias 
pueden llevar a cabo la fijación de nitrógeno. Éstas rompen 
los enlaces del N2 y usan los átomos de nitrógeno para formar 
amoniaco, que se ioniza en el agua como amonio (NH4
+) 1 . Las 
cianobacterias fijadoras de nitrógeno viven en hábitats acuáticos, 
en el suelo y como componentes de líquenes. Otro grupo de bacte-
rias fijadoras de nitrógeno forma nódulos en las raíces de chícharos 
y otras legumbres.
Las plantas absorben el amonio del agua del suelo 2 y lo usan 
en reacciones metabólicas. Los consumidores consiguen nitrógeno 
comiendo plantas o el uno al otro. Los descomponedores bacteria-
nos y fúngicos que descomponen los desperdicios y restos regresan 
el amonio al suelo 3 .
La nitrificación es un proceso de dos pasos que convierte el 
amonio en nitratos 4 . Primero, las bacterias que oxidan el amo-
niaco y las arqueas convierten el amonio en nitrito (NO2
–), luego 
las bacterias convierten los nitritos en nitratos (NO3
–). Como el 
amonio, los nitratos los absorben y los usan los productores 5 .
Los ecosistemas pierden nitrógeno por desnitrificación. Las 
bacterias desnitrificadoras que usan nitratos como energía produ-
cen gas nitrógeno que escapa a la atmósfera 6 .
Efectos humanos en el ciclo del nitrógeno
Los fertilizantes de amoniaco manufacturados mejoran el ren-
dimiento de las cosechas, pero también modifican la química del 
suelo. Estos fertilizantes incrementan la concentración de iones 
de hidrógeno y del nitrógeno. Como resultado de la mayor acidez, 
los iones de nutrientes enlazados a partículas del suelo son reem-
plazados por iones de hidrógeno y los nutrientes esenciales para el 
crecimiento de las plantas gotean y se convierten en agua de suelo. 
El fertilizante de nitrógeno también causa problemas al escurrirse y 
contaminar los hábitats acuáticos.
Quemar combustibles fósiles libera óxido nitroso, que es un 
gas de invernadero y contribuye con la lluvia ácida (sección 2.6). 
La creación de depósitos de nitrógeno en la lluvia ácida tiene los 
mismos efectos negativos en el suelo que la sobrefertilización.
ciclo del nitrógeno Transferencia de nitrógeno entre la atmósfera, el 
suelo y el agua, y hacia dentro y fuera de las redes alimenticias. 
desnitrificación Bacterias que convierten los nitratos o nitritos en for-
mas gaseosas del nitrógeno.
fijación de nitrógeno Bacterias que usan el gas nitrógeno para formar 
amoniaco.
nitrificación Bacterias que convierten el amonio en nitratos.
biologia_42_c42_p708-721.indd 718 11/12/12 1:03 PM
Capítulo 42 Ecosistemas 719
Demasiado de lo bueno (una vez más)
Los sistemas de tratamiento de agua pueden remover los fosfatos en los 
detergentes del agua de desecho antes de que se libere, pero el tratamiento 
tiene un costo extra. Los escurrimientos ricos en fosfato de los jardines, por lo 
común llegan a una corriente de agua sin pasar por una planta de tratamiento. 
Por lo tanto, la manera más efectiva y económica de mantener los ecosistemas 
acuáticos saludables es evitar el uso de productos ricos en fosfato cuando hay 
sustitutos disponibles. Los detergentes que obtienen su poder limpiador de 
enzimas pueden reemplazar los productos basados en fosfatos y la mayoría de 
los jardines prosperarían incluso con fertilizante bajo en fosfatos.
¿Cómo votarías? ¿Prohibir los productos con alto contenido de 
fosfatos es la mejor manera de prevenir la eutrofización asociada con 
fosfatos, o los programas de educación al consumidor son una mejor 
opción? Para más detalles, visita CengageNow* y vota en línea (west.
cengagenow.com).
*Este material se encuentra disponible en inglés y se vende por separado.
 Ciclo del fósforo42.10
❯ A diferencia del carbono y del nitrógeno, el fósforo rara vez 
aparece como gas. Se transporta en un ciclo sedimentario.
❮ Vínculo a Placas tectónicas 16.7 
ciclo del fósforo Transferencia de fósforo entre las rocas y aguas de la 
Tierra y hacia dentro y fuera de las redes alimenticias. 
ciclo sedimentario Ciclo bioquímico en que la atmósfera juega un papel 
pequeño y las rocas son la mayor reserva.
Para repasar en casa ¿Cómo se lleva a cabo el ciclo del fósforo 
en los ecosistemas?
❯ Las rocas son la principal reserva de fósforo. Los efectos de los agentes 
atmosféricos colocan los fosfatos en el agua. Los productores absorben 
los fosfatos disueltos.
❯ Las rocas o desperdicios ricos en fosfato pueden utilizarse como fertili-
zante; sin embargo, el exceso de fosfato de éstas y otras fuentes pueden 
causar eutrofización si llega a los hábitats acuáticos.
La mayor parte del fósforo de la Tierra se enlaza con el oxígeno 
como fosfato (PO4
3–), un ion que se encuentra en rocas y sedi-
mentos. En el ciclo del fósforo, el fósforo pasa muy rápido a 
través de las redes alimenticias al desplazarse de la tierra a los sed-
imentos oceánicos y luego muy lento de regreso a la tierra (figura 
42.13). No hay formas gaseosas comunes del fósforo, de modo que 
el ciclo del fósforo es un ciclo sedimentario.
El intemperismo y la erosión transportan los fosfatos al suelo, 
lagos y ríos 1 . La lixiviación y el escurrimiento llevan los fosfatos 
disueltos al océano 2 . Aquí, la mayor parte del fósforo se desprende 
de la solución y se deposita en los márgenes continentales 3 . Los 
lentos movimientos de la corteza terrestre pueden levantar estos 
depósitos hacia tierra firme 4 , donde los efectos de los agentes 
atmosféricos liberan los fosfatos de las rocas una vez más.
La parte biológica del ciclo del fósforo comienza cuando los 
productores absorben el fósforo. Las plantas terrestres absorben 
el fosfato disuelto del agua del suelo 5 . Los animales terrestres 
obtienen fosfatos al comer plantas o el uno al otro. El fósforo 
regresa al suelo en los desperdicios y remanentes 6 .
En los mares, el fósforo entra en las redes alimenticias cuando los 
productores absorben el fosfato disuelto en agua de mar 7 . Como 
en la tierra, los desperdicios y restos reponen el suministro 8 .
Figura 42.13 
Animada 
El ciclo del fósforo.
Redes alimenticias terrestres
Fosfatos en el suelo, lagos, ríos
Sedimentos marinos
lixiviación y 
escurrimiento
levantamiento en tiempo geológico
 absorción por 
los productores
excreción, muerte, 
descomposición
intemperismo 
y erosión
Fosfatos en 
el agua de mar
Red alimenticia
marina
Rocas en 
la tierra
1
2
3
4
5
6
7
8
El fósforo es a menudo un factor limitante del crecimiento de las plantas, por 
lo que el excremento de las aves de mar y las colonias de murciélagos se recogen 
y usan como fertilizante. Las rocas ricas en fosfato también se explotan con este 
propósito. Cuando los fertilizantes, detergentes o drenaje con mucho fosfato llegan 
al agua, pueden causar el tipo de eutrofización descrita en la sección 42.1.
biologia_42_c42_p708-721.indd 719 11/12/12 1:03 PM
 720 Unidad 7 Principios de ecología 
Sección 42.1 Sustancias inorgánicas como el fósforo 
sirvende nutrientes para los organismos vivos. La 
ingestión excesiva de nutrientes como resultado de 
actividades humanas puede alterar la dinámica 
de los ecosistemas, como sucede cuando el fosfato de los detergen- 
tes o fertilizantes causa eutrofización.
Sección 42.2 Hay un flujo de energía unidireccional hacia dentro y fuera 
de un ecosistema, y un ciclo de materiales entre los organismos del mismo. 
Todos los ecosistemas tienen ingresos y salidas de energía y nutrientes.
Los productores primarios convierten la energía de una fuente 
inorgánica (por lo general luz) en energía de enlace químico. La pro-
ducción primaria, tasa en que los productores captan y almacenan 
energía, puede variar con el tiempo y entre lugares.
Los consumidores se alimentan de los productores o de uno al 
otro. Por ejemplo, los detritívoros comen pequeños pedazos de restos 
orgánicos y los descomponedores transforman los desperdicios y 
restos en sus componentes inorgánicos.
Sección 42.3 Una cadena alimenticia muestra una 
ruta del flujo de energía y nutrientes entre organis-
mos. Cada organismo en una cadena alimenticia se 
encuentra en un nivel trófico distinto, con el produc-
tor primario como el primer nivel y los consumidores en los niveles 
superiores. La eficiencia de la transferencia de energía de un nivel 
trófico al siguiente es lenta, de modo que la mayor parte de las cadenas 
alimenticias tiene sólo cuatro o cinco eslabones.
Sección 42.4 Una red alimenticia consiste en cade-
nas alimenticias interconectadas. La mayor parte de las 
redes alimenticias incluyen cadenas de herbívoros, en 
las cuales los herbívoros consumen a los productores, y 
cadenas detríticas, en que los productores mueren y los detritívoros los 
consumen. Debido a las conexiones entre redes alimenticias, un cambio 
que afecta una especie en un ecosistema tendrá efectos en muchos otros.
Sección 42.5 Las pirámides de 
energía y las pirámides de biomasa 
muestran cómo la energía y los 
componentes orgánicos se dis-
tribuyen entre los organismos. Todas 
las pirámides de energía son más 
grandes en su base.
Sección 42.6 En la parte no biológica de un ciclo bio-
geoquímico, un elemento se transfiere entre reservas 
ambientales como la atmósfera, rocas y aguas de la 
Tierra. En la parte biológica del ciclo, los elementos se 
transfieren entre las redes alimenticias y luego regresan al ambiente.
Sección 42.7 En el ciclo del agua, la evaporación, 
condensación y precipitación transportan el agua de su 
principal reserva, los océanos, a la atmósfera, a la tierra 
y de regreso a los océanos. Una cuenca hidrográfica 
es la región en la cual toda el agua se drena a la misma corriente o río. 
El agua que cae en la tierra puede volverse parte del agua subterrá-
nea; puede convertirse en agua del suelo o almacenarse en un 
acuífero. De la misma forma, puede volverse un escurrimiento. El 
ciclo del agua ayuda a transportar formas solubles de otros nutrientes.
Sección 42.8 La principal reserva de carbono son las 
rocas, pero el ciclo del carbono transporta el carbono 
principalmente entre el agua de mar, el aire, los suelos 
y los organismos vivos en un ciclo atmosférico. El 
dióxido de carbono contribuye con el efecto invernadero. Los gases 
de invernadero mantienen la superficie de la Tierra tan caliente como 
para alojar vida. Sin embargo, como resultado del consumo de com-
bustibles fósiles y otras actividades humanas, los niveles de estos gases 
van en aumento. El incremento se correlaciona con él y es la causa más 
probable del cambio climático global.
Sección 42.9 El ciclo del nitrógeno es un ciclo 
atmosférico. El aire es la principal reserva de N2, 
una forma gaseosa del nitrógeno que las plantas no 
pueden usar. Las plantas pueden absorber el amonio 
que las bacterias producen por fijación de nitrógeno. Los hongos y las 
bacterias que actúan como descomponedores agregan al suelo amonio 
derivado de los remanentes. Las plantas también usan nitratos que 
algunas bacterias producen del amonio a través de la nitrificación. 
El nitrógeno regresa al aire gracias a las bacterias que llevan a cabo la 
desnitrificación de los nitratos. Los humanos agregan nitrógeno extra 
a los ecosistemas al usar fertilizantes sintéticos y quemar combustibles 
fósiles, que liberan óxido nitroso.
Sección 42.10 El ciclo del fósforo es un ciclo sedi-
mentario que no tiene un componente atmosférico 
significativo. El fósforo de las rocas se disuelve en agua 
y lo absorben los productores. Las rocas y los depósitos 
de excremento de las aves ricos en fosfato se usan en los fertilizantes.
 1. En la mayoría de los ecosistemas, los productores primarios usan 
energía de ______ para elaborar componentes orgánicos.
a. químicos inorgánicos c. calor 
b. la luz del sol d. niveles tróficos inferiores 
 2. Los descomponedores son por lo común ______.
a. hongos c. plantas 
b. bacterias d. a y b
 3. Los organismos del primer nivel trófico ______.
a. captan energía de una fuente no viva 
b. los comen los organismos de niveles tróficos superiores
c. se muestran en la base de una pirámide de energía
d. todas las anteriores
 4. La productividad primaria en tierra se ve afectada por ______.
a. la disponibilidad de nutrientes c. la temperatura 
b. la cantidad de luz solar d. todas las anteriores
 5. Un ______ es un autótrofo.
a. productor primario c. detritívoro 
b. herbívoro d. carnívoro superior
 6. La mayor parte del agua dulce de la Tierra está ______. 
a. en lagos y corrientes c. congelada en hielo 
b. en acuíferos y suelo d. en los cuerpos de los organismos
 7. La reserva de carbono más grande de la Tierra es ______.
a. la atmósfera c. el agua de mar
b. sedimentos y rocas d. los organismos vivos
Resumen
Autoevaluación Respuestas en el apéndice III 
carnívoros 
superiores
productores
herbívoros
carnívoros
Atmósfera
Océano
Tierra
Vapor de agua transportado por el viento
ón 
éano
Evaporación de las 
plantas terrestres 
(transpiración) Flujo de 
superficie 
y subterráneo
Precipitación
hacia la tierra
heat
energy
D
o 
biologia_42_c42_p708-721.indd 720 11/12/12 1:03 PM
Capítulo 42 Ecosistemas 721
 8. El carbono se libera en la atmósfera por ______. 
a. fotosíntesis c. quema de combustibles fósiles 
b. respiración aerobia d. b y c
 9. Los gases de invernadero ______.
a. ayudan a mantener la Tierra tan caliente como para alojar vida
b. se liberan con las actividades humanas y naturales
c. están en niveles más altos que hace 100 años
d. todas las anteriores
 10. El ciclo del ______ es un ciclo sedimentario.
a. fósforo c. nitrógeno 
b. carbono d. agua 
 11. La reserva más grande de fósforo de la Tierra es ______.
a. la atmósfera c. sedimentos y rocas
b. el excremento de aves d. organismos vivos 
 12. Las plantas obtienen ______ tomándolo del aire.
a. nitrógeno c. fósforo
b. carbono d. a y b
 13. La fijación de nitrógeno convierte el ______ en ______.
a. gas nitrógeno; amoniaco c. amoniaco; nitratos
b. nitratos; nitritos d. nitritos; óxidos de nitrógeno
 14. ¿Qué tiene menos carbono?
a. suelos b. el aire c. agua de mar d. rocas
 15. Relaciona cada término con la descripción más adecuada.
 dióxido de carbono a. contiene un enlace triple
 bicarbonato b. producto de la fijación de nitrógeno 
 amonio c. secreciones repelentes al agua
 gas nitrógeno d. gas invernadero 
Preguntas adicionales están disponibles en *.
Actividades de análisis de datos 
Carbón atmosférico creciente 
Para evaluar el impacto de la actividad humana sobre el nivel del dióxido 
de carbono en la atmósfera de la Tierra, ayuda tener una amplia pers-
pectiva. Un conjunto de datos útiles proviene de las muestras profundas 
de núcleos de hielo antártico. El núcleo de hielo más antiguo que se ha 
analizado es de hace poco más de 400 000 años. Las burbujas de aire 
atrapadasen el hielo proporcionan información acerca del contenido de 
gas en la atmósfera de la Tierra en el tiempo que el hielo se formó. Com-
binar los datos de núcleos de hielo con las más recientes mediciones 
directas del dióxido de carbono atmosférico (como en la figura 42.14) 
puede ayudar a los científicos a poner los cambios actuales en el dióxido 
de carbono de la atmósfera en perspectiva histórica.
1. ¿Cuál era el nivel más alto de dióxido de carbono entre 400 000 
a.C. y el año 0? 
2. Durante este periodo, ¿cuántas veces el dióxido de carbono 
alcanzó un nivel comparable al medido en 1980? 
3. La Revolución Industrial comenzó alrededor de 1800. ¿Cuánto 
cambiaron los niveles de dióxido de carbono en los 800 años ante-
riores a este hecho? ¿Y en 175 años después?
4. ¿Los niveles de dióxido de carbono aumentaron más entre 1800 y 
1975 o entre 1980 y el 2007?
Animaciones e interacciones en *: 
❯ Flujo de energía y ciclo de nutrientes; Redes alimenticias; Ciclo del 
agua; Ciclo del carbono; Efecto invernadero; Ciclo del nitrógeno; Ciclo 
del fósforo.
Pensamiento crítico 
 1. Margarita tiene una huerta en Maine. Eduardo tiene una en Florida. 
Haz una lista de las variables que pueden ocasionar diferencias en la 
producción primaria en estas huertas.
 2. ¿De dónde viene el agua que consumes? ¿Un pozo, una reserva? 
¿Qué zonas se incluyen en tu cuenca hidrográfica y cuáles son sus 
corrientes? Visita el sitio Science in Your Watershed en <water.usgs.
gov/wsc> y encuentra las respuestas a estas preguntas.
 3. ¿Por qué todos los organismos requieren de fósforo y nitrógeno? Haz 
una lista de las moléculas comunes a toda la vida que contienen 
estos elementos esenciales.
 4. En lugar de usar un fertilizante, un granjero puede rotar sus cultivos, 
plantar legumbres un año, al otro un cultivo, luego legumbres otra 
vez. Explica cómo la rotación de cultivos mantiene el suelo fértil.
Figura 42.14 Cambios en los niveles de dióxido de carbono atmosférico (en partes por 
millón). Las mediciones directas comenzaron en 1980. Los datos anteriores se basan en 
núcleos de hielo.
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